MATERIAL E MÉTODOS

O estudo é parte do projeto de pesquisa “Novos paradigmas no conhecimento de solos frágeis para a produção agrícola sustentável do Brasil” da Embrapa Solos, com apoio do CNPq, através do Edital MCT/CNPq/MEC/CAPES/CT AGRO/CT HIDRO/FAPS/EMBRAPA N º 22/2010 (PÉREZ, 2010). O Projeto Fragissolos foi organizado em quatro temas principais, relativos às características morfológicas, analíticas, comportamentais, ambientais e de uso e manejo dos solos frágeis, na perspectiva de avaliação da sua sustentabilidade.

Para tanto foi constituída uma rede de pesquisa no intuito de “repensar” os tradicionais modelos/conceitos de avaliação dos solos. Com ênfase nos solos frágeis, buscou contribuir para a avaliação do uso e manejo, mediante a utilização de técnicas e métodos inovadores como: geotecnologias, mapeamento digital de atributos do solo, adoção da classificação físico-hídrica, avaliação integrada de indicadores de sustentabilidade e a organização e transferência de conhecimentos e tecnologias pelo uso de árvores hiperbólicas baseadas em ontologias e disponibilizadas via internet.

Além disso, incorporou o conhecimento parcialmente gerado por projetos desenvolvidos nas regiões do Sudoeste Goiano (Centro Oeste/Cerrado), onde o presente estudo foi desenvolvido; Oeste da Bahia; Semiárido - Pernambuco e Região Central de São Paulo. O grande desafio deste projeto foi integrar as diversas informações de solo, associá-las aos diferentes ambientes edafo-climáticos, propondo a otimização e a adoção dos sistemas de manejo que possibilitem produtividades e índices econômicos (fator rentabilidade agrícola) aceitáveis e preservem os recursos naturais solo, água, ar e biodiversidade.

3.4.1 Área de Estudo

A área de estudo está situada na microbacia do Ribeirão Queixada, município de Mineiros (GO), que por sua vez está inserida na Alta Bacia hidrográfica do Rio Araguaia, porção sudoeste do estado de Goiás e sudeste do estado de Mato Grosso. A área, de coordenadas UTM datum WGS84, zona 22S, 287.728m L e 8.031.270m N, tem aproximadamente 946 ha, sendo 364 ha cobertos por vegetação arbórea do cerrado e 582 ha utilizados na produção de cana-de-açúcar, pertence à Fazenda Araucária. A caracterização detalhada da área será apresentada no Capítulo II desta Tese.

3.4.2 Características das Imagens de Radar

O satélite ALOS (Advanced Land Observing Satellite) foi lançado em 24 de janeiro de 2006 pela Japan Aerospace Exploration Agency – JAXA, no centro espacial de Tanegashima (Japão). Entrou em fase operacional e de fornecimento de dados ao público em 24 de outubro de 2006 e deixou de operar em 2011.

Três sensores estiveram a bordo do ALOS: o radiômetro PRISM (Panchromatic

Remote-Sensing Instrument for Stereo Mapping) capaz de adquirir imagens tridimensionais

detalhadas da superfície terrestre; o radiômetro multiespectral AVNIR-2 (Advanced Visible

and Near Infrared Radiometer-type 2) voltado aos mapeamentos de uso e cobertura das terras

e o sensor de micro-ondas PALSAR (Phased Arraytype L-band Synthetic Aperture Radar) capaz de obter imagens diurnas e noturnas sem a interferência de nebulosidade.

O sensor PALSAR foi escolhido como fonte da imagem para o desenvolvimento deste estudo, pois opera na banda L (23,6 cm) e possui multipolarização (HH, VV, HV e VH), com

variação do ângulo de incidência entre 18° a 48º, larguras de faixas imageadas de 40 a 360 km e resoluções nominais de 7 a 100 m, dependendo do modo de aquisição.

Para o desenvolvimento do trabalho foram adquiridas imagens de cinco datas, em amplitude na unidade de número digital (ND), com nível de processamento 1.5 (Standard

Geocoded Image), detalhado em PALSAR User’s Guide (Japan Space Systems, 2012) como:  compressão em range usando Fast Fourier Transform (FFT)

 compressão secundária em range usando compensação da migração em range;

 correção de curvatura de migração em range;

 compressão em azimute;

 processamento multilook (4 look);

 conversão de slant range (alcance inclinado) para ground range (alcance no terreno);

 imagem projetada para coordenadas cartográficas – sistematicamente geocodificada (imagem com pixels alinhados com a grade da projeção UTM); e

 16 bits e resolução espacial de 12,5 m.

Na Tabela 1 são apresentadas as principais características das imagens ALOS/PALSAR processadas e fornecidas pela Americas ALOS Data Node (JAXA, 2014), compradas através do projeto aprovado no edital do CNPq N º 22/2010 (PÉREZ, 2010). As imagens foram selecionadas com base no histórico de precipitação (Figura 6 e 7), para obter maior variação das condições ambientais para interação com as micro-ondas.

Tabela 1. Característica das imagens adquiridas do sensor PALSAR a bordo do satélite ALOS.

Nº Imagem Canais/ Modo

de observação Data Polarização Sigla

Ângulo de Incidência na Área de Estudo ALPSRP174316830 PLR (Polarimetric) 03/05/2009 (final das chuvas) HH HH1 26,1º - 26,4º VV VV1 HV HV1 VH VH1 ALPSRP201156830 PLR (Polarimetric) 03/11/2009 (início das chuvas) HH HH2 VV VV2 HV HV2 VH VH2 ALPSRP248856820 FBD (Fine beam dual) 26/09/2010 (seca) HH HH3 37,6º - 37,9º HV HV3 ALPSRP262276820 FBD (Fine beam dual) 27/12/2010 (início das chuvas) HH HH4 HV HV4 ALPSRP268986820 FBD (Fine beam dual) 11/02/2011 (meio das chuvas) HH HH5 HV HV5

Figura 6. Dados de precipitação da Fazenda Araucária no município de Mineiros (GO) utilizados para escolher as imagens ALOS/PALSAR no modo de operação

Polarimetric (PLR).

Figura 7. Dados de precipitação da Fazenda Araucária no município de Mineiros (GO) utilizados para escolher as imagens ALOS/PALSAR no modo de operação Fine beam

dual (FBD).

3.4.3 Processamento das Imagens ALOS/PALSAR

As imagens PALSAR com nível de processamento 1.5 (Japan Space Systems, 2012) foram processadas considerando e georreferenciadas na projeção ao nível médio do mar. Com isso, as imagens originais em número digital (ND) no formato GeoTIFF estavam deslocadas em relação à área de estudo. Por meio do programa ASF MapReady 3.1 (Alaska Satellite Facility, 2015) foi realizado o processamento de correção geométrica (projeção UTM, datum WGS84 zona 22S) e correção radiométrica, utilizando um modelo digital de elevação (MDE) da área, e a transformação dos dados de ND (número digital) para coeficiente de retroespalhamento (σº) na unidade de dB. 03/11/2009 - P L R 03/05/2009 - P L R 26/09/2010 - F B D 27/12/2010 - F B D 11/02/2011 - F B D

Este MDE, com resolução espacial de 5 m, foi gerado a partir da utilização de curvas de nível com equidistância vertical de 1 m, obtidas com base na restituição planialtimétrica de uma imagem do sensor Ikonos-2 do ano de 2011. Nesse procedimento foi utilizada a opção

Topo to Raster do programa ArcGIS Desktop 10.1 (ESRI, 2010). Para este trabalho, o MDE

foi recortado com uma máscara (polígono) retangular maior que a área de estudo (Figura 8).

Figura 8. Mapa de altitude, curvas de nível e limite da área de estudo na Fazenda Araucária no Município de Mineiro (GO).

O conjunto de arquivos PALSAR, fornecidos em formato CEOS, foi carregado no programa ASF MapReady a partir do arquivo leader (LED), permitindo a leitura do arquivo

metadados, em que estão registrados os parâmetros e os processamentos executados nas

imagens.

As configurações selecionadas para os processamentos das imagens obtidas para este trabalho foram a Calibração (Calibration), já ativo, a Correção do Terreno (Terrain Correct), Geocodificação (Geocodeto a Map Projection) e Exportar (Export) ativados no menu geral (General).

No menu Calibração foi selecionado o formato radiométrico em unidades de Sigma (σº) na unidade de dB.

No menu de Correção do Terreno foi carregado o MDE em formato GeoTIFF, com resolução espacial de 5 metros; foram desmarcadas as opções “Aplicar Correção Geoidal” (Apply geoid correction) e “Performco-registration (FFT Matching)”, já realizado pela

correction” (correção radiométrica) e “Salve incidence angles” (salva imagem com ângulo de incidência local). A diferença de resolução espacial entre o MDE (5 m) e imagens PALSAR (12,5 m) não alteram os resultados na correção radiométrica. Isto foi verificado em teste com MDE reamostrado para 12,5 m.

Na operação de geocodificação, no menu “Geocode”,foi selecionada a projeção UTM, definido zona 22 e método de reamostragem por vizinho mais próximo (Nearest neighbor).

Na operação de exportar, no menu “Export”,foi escolhido o formato de exportação das imagens em GeoTIFF (float) e foi desmarcada a opção “Output data in byte format”.

Ao final do processamento são geradas a imagem do ângulo de incidência, a imagem do ângulo de incidência local e as imagens do coeficiente de retroespalhamento (σº) em unidades de dB, depois todas foram recortadas com o polígono da área de estudo por meio do programa ArcGIS.

3.4.4 Análises Estatísticas

Os valores dos coeficientes de retroespalhamento de cada imagem utilizada foram submetidos à análise estatística descritiva obtendo-se média, valores mínimo e máximo, desvio-padrão e coeficiente de variação. Posteriormente, realizou-se a análise de correlação linear simples entre os pares de imagens utilizando o coeficiente de correlação de Pearson, com análise de variância em nível de 5% de probabilidade, implementada no R (R Development Core Team, 2013), através da função cor.test, conforme Ciampalini et al. (2012) e Carvalho Júnior et al. (2014).